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科研动态
上海交通大学最新成果:蛋白质表面水分子的次扩散行为

日期:2018-06-25 阅读:1443

2018年6月,上海交通大学物理与天文学院和自然科学研究院的洪亮课题组和邢向军课题组在Physical Review Letters(物理评论快报)上发表了解释蛋白质表面水分子次扩散行为的合作文章。该论文被编辑遴选为Editors’ Suggestion 在APS官网作为亮点进行报道(https://physics.aps.org/articles/v11/59)。

蛋白质被誉为“生命活动的承载者”。生物体内绝大多数的生物功能都是由形形色色的蛋白质来完成的。大多数蛋白质都是水溶性,而且必须在水溶液中才能表现出生物功能(干燥的蛋白没有生物活性)。一方面作为溶剂,水分子的扩散运动帮助输运底物进入蛋白质催化中心进行化学反应,然后将反应产物运送出来。另一方面,水分子的快速运动会润滑所覆盖的蛋白质分子,使其变得松软,有利于其发生必要的构象变化来履行生物功能。因此,蛋白质表面水分子的运动对其功能至关重要。

过去的计算模拟研究和少量的实验结果表明蛋白质表面的水分子在常温下呈现次扩散行为(均方位移跟时间成分数阶幂函数关系,2(t)>~tn, 0

本工作是一个交叉科学研究的典型案例:运用物理,生物,应用数学多学科知识,结合实验,计算,解析理论多层次方法。其中散射实验由洪亮课题组完成,解析理论由邢向军课题组提出,而动力学模拟获得数学学院李敬来课题组的帮助。论文链接https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.248101

图1:(A)细胞色素酶(CYP)及其表面水的示意图。(B)一个水分子在不同能量势

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